工厂供电-第四版-课后习题习题答案VIP

第一章习题

M试确定图1-23所示供电系统中变压器T1和线路WL1、WL2的额定电压。

解：Tl：6.3/121kv；WL1：110KV；WL2：35KV。

1-2试确定图1-24所示供电系统中各发电机和各变压器的额定电压。

解：G：10.5kV；Tl：10.5/38.5kV；T2：35/6.6kV；T3：10/0.4kVo

第二章习题

2-2某机修车间，拥有冷加工机床52台，共200kw；行车一台，共5.1kw（£=15%）；

通风机4台，共5kw；点焊机3台，共10.5kw（g=65%）。车间采用220/380v三相

四线制（TN-C）配电。试确定该车间计算负荷P30、Q30、S3。和130。

解：①对于冷加工机床，Pe=200kW,Kd=0.2,cos（（）=0.5,tan（|）=1.73

P3o（i）=KdPe=0.2x200kW=40kW

Q3O（I）=P3otan（|）=4（）x1.73kvar=69.2kvar

②对于行车组,Pc二PNJ%,「5.1J15%%=3.95Kw,Kd=0.15,cos（|）=0.5,tan（|）=1.73

P30（2）=K（iPe=0.15x3.95kW=0.59kW

Q3（M2）=P3otan（|）=O.59x1.73=1.02kvar

③对丁•通风机组，Pe=PN=5kW,Kd=0.8,cos（|）=0.8,tan（|）=0.75

P3o（3）=KdPe=0.8x5Kw=4kW

Q3O（3）=P3（）tan（|）=4x0.75kvar=3kvar

④对于点焊机组，Pe=PNJ%0G=10.5x,65?^%=8.47kW,Kd=0.35,

cosgO.6,

tang1.33

P30（4）=KdPe=0.35x8.47kW=2.96kW

QS（X4）=P3otan（|）=3.94kvar=3.94kvar

取需要系数Kvp=0.9,心q=0.95

总的有功计算负荷为：P3o=（P3（x।）+P30（2）+P3（X3）+P-W））xK6

=（40+0.59+4+2.96）x0.9

=42.8（kW）

总的无功计算负荷为：Q?0=（Q3O（D+Q3O（2）+Q3O（3）+Q3O（4））xK»q

=（69.2+1.02+3+3.94）x0.95

=77.3（kvar）

视在计算负荷为：S30=匹Wb

=V42.82+77.32

=84.9

视在电流为：bo=S3o/A/3UN=84.9/（1.732x0.38）=129

2-3有一380V三相线路，供电给35台小批生产的冷加工机床电动机，总容量为

85kW,其中较大容量的电动机有7.5kW,4kW3台，3kW12台。试分别用需要

系数法和二项式法确定其计算负荷P30、Q3o、S30和130。

解：㈠需要系数法

对于小批生产的冷加工机床电动机，取Kd=0.2,cos(|)=0.5,tan(|)=1.73

P3o=KdPc=O.2x85kW=17kW

Q3o=P3otan(|)=17x1.73kvar=29.4kvar

S30=P30/cos(|)=17/0.5kv-A=34kv-A

ho=S30/V3UN=34/(1.732X().38)A=51.7A

㈡二项式法

取b=0.14,c=0.4

Px=Pi6=(7.5x4x3+3x)kW=22.5kW

P30二KdPe=bPe+cPx=(0.14x85+0.4x22.5)kW=20.9kW

Q30=P30tan(|)=20.9x1.73kvar=36.2kvar

S30=P30/cos(|)=2().9/().5kv-A=41.8kv-A

ho=S30/V3UN=41.8/(1.73x0.38)=63.8A

第三章习题

3-1

解：画出短路计算电路如下:

“画图”

1.求k・l点处的短路电流和短路容量(Uc/=10.5kV)

(1)计算短路电路中各元件的电抗及总电抗

①电力系统的电抗：Xi=—==0.37Q

S,300MVA

②电缆线路电抗：X2=Xol=O.O8x4Km=O.32Q

③画出等效电路如下，计算其总阻抗为:XzeXf=0.37+0.32=0.69Q

“，画图”

(2)计算短路电流和短路容量

①短路电流周期分量有效值：/…⑶=丁组一=心囚=.

百V3XO.69Q878kA

②短路次暂态电流和稳态电流：/"(3)=〃⑶=/心⑶=8.78kA

③冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：

(3)

ish=2.55/''⑶=2.55x8.78kA=22.39kA

,,(3)

1sh⑶=1.51Z=1.51x8.78kA=13.26kA

④短路容量：=百。门4-1⑶=6x10.5攵Vx8.78AA=159.68MHA

2.求k-2点处的短路电流和短路容量(UcJ=0.4kV)

(1)计算短路电路中各元件的电抗及总电抗

①电力系统的电抗：Xi=—==5.33X10-4Q

S,g300WA

②电缆线路电抗：X2'=XO1(2J|=0.08x4Km(空]=0.32Q

/2

4

③电力变压器的电抗：X.=X4=-^-^=—X—=0.09xl0-

34100SN100800

④画出等效电路如下，计算其总阻抗为:

X»,2)=X「+X2”3〃X4

09

=5.33x10T+4.65x10"+。，*4

2

=10.015x10-4Q

“画图”

(2)计算短路电流和短路容量

(3)=Uc=0.4kV

①短路电流周期分量有效值:4=42kA

g—V3X^(K_2)-73X10.015X10-Q

②短路次暂态电流和稳态电流：/"(3)=〃⑶=4丁)二42kA

③冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：

ij=1.84ZM<3)=1.84x42kA=77.28kA

I、h⑶=1.09/1,(3)=1.09x42kA=45.78kA

④短路容量：Sh]⑶=6UC/K_2⑶=KXO.4ZVX42ZA=29MV・A

3-2解：

(1)确定基准值

尸⑶=/⑶=/⑶

00K-2=42kA

Q⑶=1.84ZM(3)=1.84x42kA=77.28kA

L⑶=1.09/⑶=1.09x42kA=45.78kA

④短路容量：SK2°)=[^—=}MMVA=29..39MVA

“2XZ(K_2)3.4025

3-3设习题3-1所述工厂变电所380v侧母线采用80xl0mn?的LMY铝母线，水

平平放，两相相邻母线轴线间距为200mm,档距为0.9m,档数大于2。该母线

上装有一台500kW的同步电动机，时，n=94%。试校验此母线的短路动

稳定度O

遍：⑴计算母线短路时所受的最大电动力

由题37可知，380V母线的短路电流IK⑶=42KA,ish⑶=77,3kA；而接于380V母

线的感应电动机额定申，流为：IN•M=500kW/(6X380vXlX0.94)=0.808kA

由于IN・M>0.01IK⑶=0.42,所以要计入感应电动机反馈电流的影响。该电动

机的反馈电流冲击值为：ish-M=CKsh-MIN-M=7.8X1X0.808=6.3Ka

因此母线在三相短路时所受到的最大电动力为

F"二白(ish⑶+ish・M)2・IX107/aN/A2

[(77.3+6.3)X103]2X0.9X10-7/0.2

=5447N

⑵校验母线短路时的动稳定度

母线在四作用时的弯曲力矩为

M=F3，l/10=5447X0.9/10=490(N•M)

母线的截面系数为w=b2/6=(0.08)2X0.01/6=1.067X10-5m3

故母线在三相短路时所受到的计算应力为：

37

6c=M/W=490N・M/1.067X10-5m=45.9X10Mpa

硬铝母线(LMY)型的6al=70Mpa

所以满足6al=70Mpa^6c=45.9Mpa的条件。

3-4设习题所述380V母线短路保护动作时间为0.05s,低压断路器的短路时间

为().05s。试校验此母线的短路热稳定度。

解：最小允许截面住

I一二IK⑶=42kA,由附录表7可得c=87

而tima=tk+0.05s

二top+toc+0.05

=0.5+0.05+0.05

=0.6s

所以Amin=L⑶&ma/c=42X103X血N/87=374(mn?)

而实际截面为A=80X10mm2=8OOmm2

所以满足AAmin的短路热稳定度要求。

第四章习题

4-1某厂的有功计算负荷为30()()kW,功率因素经补偿后达到0.92。该厂6kV进

线上拟安装一台SN10-10型高压断路器，其主保护动作时间为0.9s,断路器断路

时间为0.2so该厂高压配电所6kV母线上的Ik⑶=20k。试选择该高压断路器的

规格。

解：由题意可得，计算容量

S3o=P3o/cos0=3OOO；O.92=326O.87kV

/.ho=S3o/(73UN)=3260.87/(石x6)kV=313.78A

而冲击电流ish(3)=2.55Ik=2.55x20kA=51kA

XU(3)2tima=(20kA)2x(0.9s+0.2s)=440

由以上计算，并根据我国生产的高压户内少油断路器型式，初步选用SN1D-10

型。

下面根据以上计算，对SN10-10II型断路器进行校验下表：

序号装设地点电气条件SN10T0n/1000-50型断路器

项目数据项目数据结论

1UN6kAUNlOKv合格

2130313.78AIN1000A合格

3IK，3)20kAL31.5kA合格

4is「)51kAlinax80kA合格

51/%440It2t31.542x4=396合格

9

所以，应该选择SN10-10H/1000-50型高压户内少油断路器。

4-2某l()/().4kV的车间附设式变电所，总计算负荷为780kV-A,其中一、二级

负荷有460kV•Ao试初步选择变电所主变压器的台数和容量。已知当地的年平

均气温为+25℃。

解：根据变电所有一、二级负荷的情况，确定选两台主变压器。

每台容量SNT=(0.6-0.7)x780kV-A=(468-546)kV-A,因此初选容量为500kVA,

又当地的年平均气温为+25℃,所以，

实际容量为：ST=।1-8%-^~2°)SN.T=(0.92-0.05)x500kVA=435kVA<460kVA,

不满足一、二级负荷要求，因此不合适。

4-3某10/0.4kV的车间附设式变电所，原装有S9-1000/10型变压器一台。现负荷

发展，计算负荷达1300kV-A。问增加一台S9-315/10型变压器和S9-1000/10型变

压器并列运行，有没有什么问题？如果引起过负荷，将是那一台过负荷？过负荷

多少？已知两台变压器均为YynO联结。

解：并列运行的变压器之间的负荷分配是与阻抗标幺值成反比的，因此先计算其

阻抗标幺值。

查附录5-1知S9-315/10型变压器T1的一炉4,S9-315/10型变压器T2的

UM=4.5,取S产10'kV・A,因此：

5

Z*T1==(4x10kVAHl00x315kV・A)=12.7

IOOSN

5

Z*T1=Uk%Sd=(45x10kVAHl00x1000kV-A)=4.5

1OOS.v

由此可计算出两台变压器在负荷达1300kV・A时各台负担的负荷分别为

45

Sn=1300kVAx——--二340kVA

12.7+4.5

127

ST2=1300kVAx---=959.88kVA

12.7十4.5

所以,S9-315/10型变压器T1将过负荷340-315=25kV•A,将超过其额定容

量25kV.AxjOO%=7.9%。

315kVA

另外，从两台变压静的容量比来看，315kV-A:l()00kV・A=l:3.17超过了不允

许容量比l:3o

第4〜9章习题

第4章

1某厂的有功计算负荷为3000kW,功率因数经补偿后达到0.92o该厂10kV进

线上拟安装1台SN10-10型高压断路器，其主保护动作时间0.9s,断路器断

路时间为0.2s。该厂高压配电所10kV母线上的尸)=20必。试选择该高压断

路器的规格。

解：

(I)额定电流的选取

6。二3000

,30=188.274

MuNcas(p>/3x10x0.92

查附录11常用中压断路的技术数据，选取SN10-10I/630A。

(2)断流能力的校验

少油户内高压断路SN10-10I/630A的断流能力16公小于/『)=20必，不满

足要求，故改选少油户内高压断路SN10-10H/1000A,其断流能力31.5必大于

）=20kA,满足要求。

（3）短路电流动稳定度校验

.=2.55%=2.55x20=51M<80M

80Q1为少油户内高压断路SN10-10I"1000A的动稳定电流标称值，故满足

短路电流动稳定度的要求。

（4）短路电流热稳定度校验

高压断路SNIO-IOII/1000A的热稳定电流和时间分别为31.5kA、2s。

因为实际短路时间为保护装置的动作时间和断路器的短路时间之和，即：

h=%+展=0.9+0.2=l.ls>ls

所以短路发热假想时间为；％,=〃=Lls

I；t=31.52x2=1984.5>（/7尸/痴=202xl.1=440

故满足短路电流热稳定度的要求。

综上所述，选择高压断路器的规格为SN10-10lI/1000Ao

第5章

1试按发热条件选择220/380V,TN-C系统中的相线和PEN线截面及穿线钢

管（G）的直径。已知线路的计算电流为150A,安装地点的环境温度为25C。

拟用BLV型铝芯塑料线穿钢管埋地敷设。（Pagel26习题1）

解：（1）相线截面的选择

查附录表10BLV型4〜5根单芯铝芯绝缘线穿钢管，环境温度为25c时

截面为95111而的允许载流量为152A,大面计算口流15（）Ao

因此，相线截面选95mm2。

（2）PEN线截面的选择

按N线截面的选择原则，4之OSAq=0.5x95447.56〉，取4=50WH2。

按PE线截面的选择原则，当a=95mm2>35mm2时，

22

ApE工0・54=0.5x95=47.5//7Z??,取APE-SOnvnu

故PEN线截面选择为：AMY=50加〃2。

（3）穿线钢管（G）直径的选择

查附录表10BLV型铝芯绝缘线穿钢管时的允许载流量表，4根单芯截面

为95mm2铝芯绝缘线穿钢管（G）的直径应为70mm。

2有一条380V的三相架空线路，配电给2台40kW（cos（p=0.8,“=0.85）的

电动机。该线路长70m,线间几何均距为0.6m,允许电压损耗为5%,该地区最

热月平均气温为3（）℃o试选择该线路的相线和PE线的LJ型铝绞线截面。

（Page127习题3）

解：（1）LJ型铝绞线相线截面的选择

①按发热条件选择

P_2x40x1030

«178.75A

百外cos夕r;V3x380x0.8x0.85

查附录表11LJ型铝绞线的主要技术数据，横截面积A,,=50〃〃/的LJ型

铝绞线在室外气温25C,导线最高允许温度70c时的允许载流量的=215A,

则在室外气温30℃时的允许载流量为:

显然，乙之勺，满足发热条件。

所以，按发热条件选择横截面积4=50〃〃/的LJ型铝绞线。

②按允许电压损耗校验

查附录表11LJ型铝绞线的主要技术数据，横截面积A。=50〃〃7,的LJ型

铝绞线的线路电阻凡=。.66。/碗，甩抗X。=U.33C/e刀（线间几何均距为

0.6m)。

fhu=—xl00%=

UN

2x40x0.66x70+2x40xtan(arccoQ8)x0.33x70

x100%«4.14%<5%

0.85x3802

所以，满足允许电压损耗的要求。

③按机械强度条件校验

查附录表6一般低压架空LJ型铝绞线线路的最小截面为16刈〃2,与铁路

交叉跨越档内的架空LJ型铝绞线线路的最小截面为35加〃,所选LJ型铝绞线横

截面积4=50〃〃/,满足机械强度条件的要求。

故，选择LJ型铝绞线相线截面=50m/n2o

（2）PE线的LJ型铝绞线截面的选择

因为A,=>35/初,所以人心之（）.54,=（）.5x50=25mm2

故，考虑机械强度条件以后，若为一般低压线路，则选择LJ型铝绞线PE

线截面Ap£=25〃〃/；若为与铁路交叉跨越档内的线路，则选择LJ型铝绞线PE

2

线截面APE=35nuno

3某220/380V的两相三线线路末端，接有220V,5kW的加热器2台，其相线

和N线均采用BLV—500—IX16的导线明敷，线路长50m。试计算其电压损耗

比例。（Page127习题5）

解：由于为两和三线线路，且每相接负载均为5kW的加热器1台，即该线路为

“均一无感”的两相三线线路。

2

查Pagel23表5.5,得220/380V两相三线线路,铝芯线，C=20.5kW-m/mm0

E(PI)=2x5x50

f«1.52(%)=1.52%

kuCA-20.5x16

第6章

1有1台电动机，额定电压为380V,额定电流为22A,启动电流为140A,启

动时间在3s以下。该电动机端子处的三相短路电流为16kA。试选择保护该电动

机的RT0型熔断器及其熔体额定电流，该熔断器只作短路保护，并选择该电动

机的配电线（采用BLV型导线）的导线截面及穿线的硬塑料管管径（环境温度

按+30℃计）。（Page165习题1,参照Pagel32例6.1）

解•：（1）选择熔体及熔断器的额定电流

且I।N•.“rr*2Kl〃k=0.3X140=42A

因此由附录表13RTO型低压熔断器的主要技术数据，可选RT0-100型熔

断器,其中=1004。

（2）校验熔断器的断流能力

查附录表13,RTO—100型熔断器的乙=50始>16抬，因此该熔断器的断

流能力是足够的。

（3）选择导线截面及穿线的硬塑料管内径

查附录表10BLV型铝芯绝缘线穿硬塑料管时的允许载流量，3根单芯线、

环境温度30℃,截面为6mm2时允许载流量25A,大于电动机额定电流为22A,

满足发热条件要求，相应地选3根穿管管径20mmo

校验机械强度，查附录7绝缘导线芯线的最小截面，穿管敷设的铝芯绝缘

导线的最小截面为2.5mm2。现选为6mm2,满足机械强度要求。

（4）校验导线与熔断器保护的配合

因为该熔断器只作短路保护，且为穿管敷设，所以取K,〃=2.5

INFp-50A<KOLI,-2.5x25=62.54

因此满足配合要求。

综上所述，选RTO—100型熔断器，其中/”"=50A,/MW=IOOA。截面为

6mm2BLV型铝芯绝缘线穿直径20mm的硬塑料管。

2有一条380V线路，其&二280A,Ipk=600/1,线路首端的/了=7.8必，末

端的4.min=2.5姑。试选择线路首端装设的DW16型低压断路器，并选择和整定

其瞬时动作的电磁脱扣器，检验其灵敏度。（Pagel65习题2,参照Pagel37例

6.3）

解：（1）脱扣器额定电流及低压断路器额定电流的选择

/Afp„=315A>/3（）=28OA

查附录表14DW16型低压断路器的主要技术数据，选型号DW16-630低

压断路器，壳架等级电流底。=63（）A,脱扣潜额定电流/N0R=315A。

（2）瞬时过电流脱扣器动作电流的整定

对动作时间在0.02s以上的万能式断路器（DW型），Krel=1.35

I卬⑹~relIpk].358[^）2^

I叩⑺=81°之2.57

1N,OR315

查附录表14DW16型低压断路器的主要技术数据，取瞬时动作整定电流

/加。）=3IN0R=3X315=945Ao

（3）瞬时过电流脱扣器保护灵敏度的校验

S生四=”史N2.65NK=L3,满足灵敏度的要求。

「%945

（5）断流能力的校验

查附录表14DW16型低压断路器的主要技术数据，DW16—630低压断路

器的极限分断能力为30kA（380V）,对动作时间在0.02s以上的万能式断路器

（DW型）

/=30M>=7.8M

故，满足断流能力的要求。

综上所述，选型号DW16—630低压断路器，壳架等级电流=630A,脱

扣器额定电流IN,OR=315A,瞬时动作脱扣器整定电流*3=3/NQR=945A。

3某10kV线路，采用两相两继电器式接线的去分流跳闸原理的反时限过电流

保护装置，电流互感器的变流比为200/5,线路的最大负荷电流（含尖峰电流）

为180A,线路首端的三相短路电流有效值为2.8kA,末端的三相短路电流有效

值为1kA,设系统只有一种运行方式。试整定该线路采用的GL-15/1（）型电流

继电器的动作电流和速断电流倍数，并检验其保手灵敏度。（Pagel65习题3）

解：由题意得：

电流互感器的变流比=200/5=40；线路的最大负荷电流〃皿x=1804；

线路首端的三相短路电流有效值=/黑m=/：，」=2.8/；末端的三相短路电

流有效值嘿==/弁,僦2=1M；两相两继电器式接线的接线系数Kw=1；

查Page288附录表15得GL—15/10型电流继电器的返回系数=0.8。

（1）过电流保护动作电流的整定

由于该线路采用的GL—15/10型电流继电器保护，所以取太也=13。

KreK、.1-1.3x1

X180=7.3125A

KreKt0.8x40

根据GL—15/10型电流继电器的规格，动作电流整定为7.5A。

（2）过电流保护灵敏度的校验

KJ宾当#xlx1000…「

Sp===~Z.o9>1.5

%K"40x7.5

显然，满足灵敏度的要求。

（3）电流速断保护速断电流的整定

由于该线路采用的GL-15/10型电流继电器保护，所以取=1.4。

4屋7（3）=x1000=35A

qRKy|Q

故，速断电流倍数:

%=#=*4.67

1op,

（4）电流速断保护灵敏度的校验

K/EL率除/累.#x1x2.8xiooo――

>»人、I】.mJ__£»>.in111,1_/]7215

40x35

显然，满足灵敏度的要求。

4现有前后两级反时限过电流保护，都采用GL-15型过电流继电器，前一级

按两相继电器式接线，后一级按两相电流差接线，后一级继电器的10倍动作电

流的动作时间已整定为0.5s,动作电流整定为9A,前一级继电器的动作电流已

整定为5A,前一级电流互感器的变流比为1（）0/5,后一级电流互感器的变流比

为75/5,后一级线路首端的/『）=400A。试整定前一级继电器的1（）倍动作电

流的动作时间（取4=0.7$）。（Page165习题4）

解：（1）计算后一级线路首端短路电流反应到后一级继电器中的电流值

⑵匕⑵75/5

（2）计算，⑺对后一级继电器的动作电流的倍数

U竺25.13

9

（3）确定后一级继电器的实际动作时间

由后一级继电器的10倍动作电流的动作时间已整定为0.5s和动作电流的倍

数5.13,查附录43GL电流继电器的动作特性曲线，得后一级继电器的实际动

作时间：0.75s。

（4）计算前一级继电器的实际动作时间

「二%+△”0.75+0.7=1.455

（5）计算后一级线路首端短路电流反应到前一级继电器中的电流值

/^=400x1=2M

"⑴K心100/5

（6）计算〃⑴对前•级继电器的动作电流的倍数

2

%=「，:⑴=三。=4

（7）整定前一级继电器的10倍动作电流的动作时间

由前一级继电器的实际动作时间1.45s和动作电流的倍数4,查附录43GL电

流继电器的动作特性曲线，得前一级继电器的10倍动作电流的动作时间：t=\s0

第8章电气照明

1有一绘图室的面积为9.6mx7.4m,室内高度为3.5m。试进行照明器的选择和

布置。

解：由于是绘图室，所以照明器选择为YG2-1型简式荧光灯悬吊安装。考虑垂

度(灯具离顶棚的距离)0.7m,工作面离地0.8m。故计算高度〃=3.5-0.7-0.8=2m。

再查Page2I9表8.7常用照明器的最大允许距高比，得YG2-1型简式荧光

灯最大允许距高比(S/h)4-4=1.42,(S/h)^=1.28o

所以A-A向照明器的间距《)A.A=1.42x2=2.84m,B-B向照明器的间距(S)

B-B=1.28x2=2.56m。由此布置该绘图室的照明器如下：

由图可见该绘图室共布置15盏照明器。

2某装配车间的面积l()mX3()m,顶棚离地5m,工作面离地().8m,采用GC一

A—1型配照灯作为车间照明，距高比£<1.0,试画出灯具布置平面图。

h

解：据题意，再考虑垂度(灯具离顶棚的距离)0.7m,灯具的安装高度

/?=5-0.8-0.7=3.5^

再由距高比得灯具间的距离5=1X3.5=3